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        低調(diào)的金屬鉬

        2015-08-13 04:14:48
        少年科學(xué) 2015年8期
        關(guān)鍵詞:虎王豆科植物輝鉬礦

        金屬大家族的各個(gè)成員雖性格迥異,卻都身懷絕技,各顯神通:有些很“張揚(yáng)”,走到哪里都會(huì)被人爭(zhēng)搶,比如金、銀;有些很常見,對(duì)人類貢獻(xiàn)極大,應(yīng)用廣泛,數(shù)量龐大,比如鐵、鋁;有些則十分“低調(diào)”,很多人甚至都沒見過它們,但生活中又必不可少,金屬鉬就是其中的一個(gè)。

        坦克,號(hào)稱“陸戰(zhàn)之王”,自其發(fā)明以來,已成為陸上作戰(zhàn)的主要武器,在兩次世界大戰(zhàn)中都發(fā)揮了重要作用。第一次世界大戰(zhàn)期間,英國就開始使用坦克了。為了在攻擊敵人的同時(shí)保護(hù)好自身,一些坦克身上安裝了75毫米厚的錳鋼板,但這種笨重的坦克在戰(zhàn)爭(zhēng)中表現(xiàn)得并不怎么樣。后來,英國人通過試驗(yàn),將錳鋼板換成鉬鋼板,厚度減小到25毫米—不僅大大減輕了重量,使得坦克更加機(jī)動(dòng)靈活,而且也增加了抗擊打能力。

        在第二次世界大戰(zhàn)期間,坦克更是大展神威。那時(shí),最著名的坦克莫過于德國的虎王坦克(又名“虎Ⅱ坦克”)。這種坦克重達(dá)70噸,其裝甲厚100~180毫米,據(jù)說當(dāng)相距2.5千米時(shí),敵人的坦克仍然可以被它正面擊穿,可謂所向披靡,無可抵擋。蘇聯(lián)人對(duì)俘獲的兩輛虎王坦克測(cè)試后認(rèn)為,虎王坦克并不像傳說中的那樣堅(jiān)不可摧,雖然它裝甲很厚,但是防護(hù)效果并未有較大提升,主要原因在于它的裝甲中沒有鉬,降低了裝甲的強(qiáng)度和延展性。之所以出現(xiàn)這種情況,是由于德軍占領(lǐng)的挪威克納本鉬礦在1943年被盟軍轟炸,從而導(dǎo)致德軍失去了金屬鉬的來源。

        而此前,德軍的“虎Ⅰ坦克”都采用了鉬鋼。鉬熔點(diǎn)很高,達(dá)2623℃,僅次于天然元素碳、鎢、錸、鋨、鉭,排名第六。將其加入鋼鐵中制成合金,不僅可以改善鋼的耐腐蝕性,而且具有良好的導(dǎo)熱性能和較小的膨脹系數(shù),在高溫條件下仍然具有較高的強(qiáng)度。比如,德國的重型火炮中也用到了鉬鋼,可抵御長時(shí)間的連續(xù)發(fā)射炮彈產(chǎn)生的熱量,以免熔化炮塔。

        鉬,這種銀白色的金屬,因其獨(dú)特的性質(zhì),80%以上都用于制造合金,在航空、航天、機(jī)械、汽車等多個(gè)領(lǐng)域用途廣泛,特別是在軍事上具有重要意義。因此,有人稱其為“戰(zhàn)爭(zhēng)金屬”。

        據(jù)說有一年,新西蘭的一個(gè)牧場(chǎng)遭遇了干旱,大量牧草枯萎而死,但有一條礦工經(jīng)常踩踏的小路邊上生長著茂密的綠草。這是為什么呢?原來這里的礦場(chǎng)是鉬礦,礦工們每天工作,身上難免會(huì)沾上礦渣,當(dāng)他們走路時(shí)不經(jīng)意間將礦渣撒落在小路上,就如同上天賜予的“大補(bǔ)丸”,給路邊的小草提供了豐富的養(yǎng)料。

        鉬是許多生物體內(nèi)不可缺少的重要元素。例如,中國種植的大豆畝產(chǎn)量提高得比較慢,與中國很多土壤缺乏鉬具有一定的關(guān)系,通過施加含鉬肥料,可以在一定程度上促進(jìn)豆科植物增產(chǎn)增收。

        農(nóng)民都知道,在種植大豆、花生等豆科植物時(shí)不需要施加氮肥,這是為什么呢?因?yàn)榻^大多數(shù)豆科植物的根系上都生有根瘤菌,它們可以將大氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮化合物,供植物吸收利用,從而促進(jìn)植物的生長。而我們的空氣中78%都是氮?dú)猓烊坏实脑峡芍^極其豐富。根瘤菌合成氮肥的過程很復(fù)雜,且需要一種催化劑,名為固氮酶。金屬鉬正是固氮酶的重要成分。如果缺少了鉬,就會(huì)影響這個(gè)化學(xué)過程,從而影響植物的生長。

        不僅植物需要鉬,我們?nèi)梭w內(nèi)也需要,只不過需量極少,成人體內(nèi)大約只有9毫克,主要存在于一種酶中,用于合成尿酸。我們不用擔(dān)心體內(nèi)會(huì)缺少鉬,通過正常飲食就能滿足鉬的攝取了。

        地球上的鉬含量較少,較為分散,屬于稀有金屬。鉬也不是以單質(zhì)的形式存在,而主要是與硫結(jié)合成化合物,形成輝鉬礦,或者與鉛組合生成鉬鉛礦。

        一向“低調(diào)”的鉬像是一位沉默寡言的人,總是遭到別人的誤解。最初,人們發(fā)現(xiàn)輝鉬礦的時(shí)候,看到它為鉛灰色,具有金屬光澤,礦物集合體類似于鱗片,而且薄片較柔軟,具有撓性*,摸起來還有種油膩的感覺。這和石墨的性質(zhì)有些相似,所以誤以為是石墨。后來,人們?cè)趯ふ毅U礦的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)這種礦物外觀類似于方鉛礦,于是又一次誤會(huì)了。古希臘語中的輝鉬礦就是鉛的意思。

        一直到1754年,才有科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),輝鉬礦中并沒有鉛。1778年,一位瑞典化學(xué)家卡爾·威爾海姆·舍勒證實(shí)了這種礦物既不是方鉛礦,也不是石墨,而是一種新的礦物,含有新的元素。他為其命名為鉬。直到1781年科學(xué)家才將其從礦石的化合物中分離出來。

        此后的一百多年里,全世界金屬鉬的總產(chǎn)量只不過幾噸而已。由于第一次世界大戰(zhàn)對(duì)武器裝備的需求,鉬的產(chǎn)量飆升至100噸左右,而到了二戰(zhàn)時(shí)期,又增長至1萬噸。現(xiàn)在,全世界鉬的年產(chǎn)量已經(jīng)超過13萬噸,美國、智利、中國、加拿大、俄羅斯是最主要的產(chǎn)地。中國在遼寧、陜西和河南擁有三大鉬業(yè)基地,年產(chǎn)量位居世界前列。2014年,中國新疆某地新發(fā)現(xiàn)一處特大型鉬礦,儲(chǔ)量為57.3萬噸,經(jīng)濟(jì)價(jià)值超過600 億元,可謂是前景一片光明。

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